KR20180037879A

KR20180037879A - 카메라 모듈의 액츄에이터

Info

Publication number: KR20180037879A
Application number: KR1020170046262A
Authority: KR
Inventors: 이홍주; 신동련; 박남기; 정신영; 안병기; 허훈; 방제현; 이윤태; 심익찬; 윤영복
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2016-10-04
Filing date: 2017-04-10
Publication date: 2018-04-13
Also published as: KR101892853B1; CN208044173U

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터는 마그네트, 상기 마그네트와 대향 배치되는 구동 코일, 상기 코일에 구동 신호를 인가하여 상기 마그네트를 광축 방향 및 광축에 수직한 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키는 구동부, 및 상기 마그네트의 이동에 따라 인덕턴스가 변화하는 복수의 센싱 코일을 포함하고, 상기 복수의 센싱 코일의 인덕터의 인덕턴스에 따라 상기 마그네트의 위치를 산출하는 위치 산출부를 포함할 수 있다.

Description

카메라 모듈의 액츄에이터{ACTUATOR OF CAMERA MODULE}

본 발명은 카메라 모듈의 액츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로 휴대폰, PDA, 휴대용 PC 등과 같은 휴대 통신단말기는 최근 문자 또는 음성 데이터를 전송하는 것뿐만 아니라 화상 데이터 전송까지 수행하는 것이 일반화되어 가고 있다. 이러한 추세에 부응하여 화상 데이터 전송이나 화상 채팅 등을 할 수 있기 위해서 최근에 휴대 통신단말기에 카메라 모듈이 기본적으로 설치되고 있다.

일반적으로, 카메라 모듈은 내부에 렌즈를 구비하는 렌즈 배럴과 렌즈 배럴을 내부에 수용하는 하우징을 구비하며, 피사체의 영상을 전기신호로 변환하는 이미지 센서를 포함한다. 카메라 모듈은 고정된 초점에 의해 사물을 촬영하는 단초점 방식의 카메라 모듈을 채용할 수 있으나, 최근에는 기술 개발에 따라 자동초점(AF: Autofocus) 조정이 가능한 액츄에이터를 포함한 카메라 모듈이 채용되고 있다. 아울러, 카메라 모듈은 손떨림에 따른 해상도 저하현상을 경감시키기 위해 손떨림 보정기능(OIS: Optical Image Stabilization)을 위한 액츄에이터를 채용한다.

대한민국 공개특허공보 제2013-0077216호

본 발명의 과제는 홀 센서를 채용함 없이, 마그네트의 위치를 정밀하게 검출할 수 있는 카메라 모듈의 액츄에이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 액츄에이터는 센싱 코일의 인덕턴스의 변화로부터 마그네트의 위치를 정밀하게 검출할 수 있다. 나아가, 별도의 홀 센서를 채용하지 않으므로, 카메라 모듈의 액츄에이터의 제조 비용을 절감할 수 있고 공간 효율성을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 결합 사시도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 채용되는 액츄에이터의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 산출부를 나타내는 블록도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 센싱 코일의 인덕턴스 변화를 나타낸 도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터의 주요부를 나타낸 도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액츄에이터의 주요부를 나타낸 도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 일 예로, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.

또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 결합 사시도이다.

카메라 모듈(100)은 하우징 유닛(110) 및 렌즈 배럴(120)을 포함할 수 있고, 하우징 유닛(110)은 하우징(111) 및 쉴드 케이스(112)를 포함할 수 있다. 카메라 모듈(100)은 자동초점조절 기능과 손떨림보정 기능 중 적어도 하나를 구비할 수 있다. 일 예로, 카메라 모듈(100)이 자동초점조절 기능과 손떨림보정 기능을 수행하기 위하여, 렌즈 배럴(120)은 하우징 유닛(110)의 내부에서 광축 방향 및 광축의 수직 방향으로 각각 움직일 수 있다.

도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(200)은 쉴드 케이스(210), 렌즈 모듈(220), 하우징(230), 스토퍼(240), 액츄에이터(250), 및 볼 베어링부(270)를 포함할 수 있다.

렌즈 모듈(220)은 렌즈 배럴(221)과 렌즈 배럴(221)을 내부에 수용하는 렌즈 홀더(223)를 포함할 수 있다.

렌즈 배럴(221)은 피사체를 촬상하는 복수의 렌즈가 내부에 수용될 수 있도록 중공의 원통 형상일 수 있으며, 복수의 렌즈는 광축 방향(1)을 따라 렌즈 배럴(221)에 구비될 수 있다. 복수의 렌즈는 렌즈 모듈(220)의 설계에 따라 필요한 수만큼 적층되고, 각각 동일하거나 상이한 굴절률 등의 광학적 특성을 가질 수 있다.

렌즈 배럴(221)은 렌즈 홀더(223)와 결합할 수 있다. 일 예로, 렌즈 배럴(221)은 렌즈 홀더(223)에 구비된 중공에 삽입되며, 렌즈 배럴(221)과 렌즈 홀더(223)는 나사결합 방식으로 결합되거나 접착제를 통해 결합될 수 있다. 렌즈 모듈(220)은 하우징(230)의 내부에 수용되어 자동 초점 조정을 위하여 광축 방향(1)으로 이동될 수 있다.

액츄에이터(250)는 렌즈 모듈(220)을 광축 방향(1)으로 구동할 수 있다. 렌즈 모듈(220)을 광축 방향(1)으로 이동시키기 위하여, 액츄에이터(250)는 렌즈 홀더(223)의 일측에 장착된 마그네트(251) 및 마그네트(251)와 마주보도록 배치된 구동 코일(253)을 포함할 수 있다. 구동 코일(253)은 기판(255)에 장착되며, 기판(255)은 구동 코일(253)이 마그네트(251)와 마주보도록 하우징(230)에 장착될 수 있다.

액츄에이터(250)는 구동 코일(253)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 액츄에이터(250)는 양방향 구동이 가능한 H 브리지(Bridge) 회로를 내부에 구비하여 보이스 구동 코일 모터(Voice coil motor) 방식으로 구동 코일(253)에 구동 신호를 인가할 수 있다.

액츄에이터(250)는 구동 신호를 구동 코일(253)에 인가하여, 렌즈 모듈(220)을 광축 방향(1)으로 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 액츄에이터(250)는 구동 코일(253)에 구동 신호를 인가하여 마그네트(251)에 구동력을 제공할 수 있고, 마그네트(251)의 구동력에 의해 렌즈 모듈(220)은 광축 방향(1)으로 이동할 수 있다. 구동 신호가 구동 코일(253)에 제공되는 경우, 구동 코일(253)에서 자속이 발생하고, 구동 코일(253)의 자속은 마그네트(251)의 자기장과 상호 작용하여, 플레밍의 왼손 법칙에 따라 렌즈 모듈(220)을 광축 방향(1)으로 이동시키는 구동력이 발생될 수 있다.

마그네트(251)는 제1 자성체 및 제2 자성체를 포함할 수 있다. 제1 마그네트와 제2 마그네트는 마그네트(251)가 분극되어 형성될 수 있으며, 이에 따라 렌즈 모듈(220)의 이동이 용이할 수 있다. 한편, 마그네트(251)는 액츄에이터(250)가 렌즈 모듈(220)의 위치를 검출하는데 이용될 수 있다.

액츄에이터(250)는 마그네트(251)에 대향하여 기판(255)에 장착되는 센싱 코일(257)을 포함할 수 있다. 센싱 코일(257)은 구동 코일(253)의 외측에 배치될 수 있고, 도 2에 도시된 바와 같이, 센싱 코일(257)은 적어도 하나의 코일로 구성될 수 있다.

센싱 코일(257)의 인덕턴스는 마그네트(251)의 위치 변화에 따라 변경될 수 있다. 구체적으로, 마그네트(251)가 일 방향으로 이동하는 경우, 센싱 코일(257)의 인덕턴스에 영향을 미치는 마그네트(251)의 자기장의 세기가 변화하고, 이에 따라 센싱 코일(257)의 인덕턴스가 변경될 수 있다.

액츄에이터(250)는 센싱 코일(257)의 인덕턴스의 변화로부터 렌즈 모듈(220)의 변위를 판단할 수 있다. 일 예로, 액츄에이터(250)는 적어도 하나의 커패시터를 추가적으로 구비할 수 있고, 적어도 하나의 커패시터와 센싱 코일(257)은 소정의 발진 회로를 형성할 수 있다. 일 예로, 상기 적어도 하나의 커패시터는 상기 센싱 코일(257)의 개수에 대응되게 마련되어, 하나의 커패시터와 하나의 센싱 코일(257)은 소정의 LC 발진기와 같은 형태로 구성될 수 있고, 이외에도 적어도 하나의 커패시터와 상기 센싱 코일(257)은 널리 알려진 콜피츠 발진기와 같은 형태로 구성될 수 있다.

액츄에이터(250)는 발진 회로에서 생성되는 발진 신호의 주파수 변화로부터 렌즈 모듈(220)의 변위를 판단할 수 있다. 구체적으로, 발진 회로를 형성하는 센싱 코일(257)의 인덕턴스가 변경되는 경우, 발진 회로에서 생성되는 발진 신호의 주파수가 변경되므로 주파수의 변화에 기초하여 렌즈 모듈(220)의 변위 검출이 가능할 수 있다.

렌즈 모듈(220)이 하우징(230) 내에서 광축 방향(1)으로 이동될 때, 렌즈 모듈(220)의 이동을 가이드하는 가이드 수단으로서, 볼 베어링부(270)가 제공될 수 있다. 볼 베어링부(270)는 하나 이상의 볼 베어링을 포함하며, 복수의 볼 베어링이 제공될 경우에는 상기 복수의 볼 베어링은 상기 광축 방향(1)을 따라 배치될 수 있다. 볼 베어링부(270)는 렌즈 홀더(223)의 외부면 및 하우징(230)의 내부면과 접촉하여 렌즈 모듈(220)의 광축 방향(1)으로의 이동을 안내할 수 있다. 즉, 볼 베어링부(270)는 렌즈 홀더(223)와 하우징(230) 사이에 배치되며, 구름 운동을 통해 렌즈 모듈(220)의 광축 방향으로의 이동을 안내할 수 있다.

하우징(230)에는 스토퍼(240)가 장착되어 렌즈 모듈(220)의 이동 거리를 제한할 수 있다. 일 예로, 스토퍼(240)는 하우징(230)의 상부에 장착되며, 스토퍼(240)와 렌즈 모듈(220)은 상기 구동 코일(253)에 전원이 인가되지 않은 경우에 상기 광축 방향으로 이격되게 배치될 수 있다. 따라서, 구동 코일(253)에 전원이 인가되어 렌즈 모듈(220)이 광축 방향으로 이동될 때, 스토퍼(240)에 의하여 렌즈 모듈(220)의 이동 거리가 제한되므로, 렌즈 모듈(220)은 스토퍼(240)와의 간격 범위 내에서 이동될 수 있다. 스토퍼(240)와 렌즈 모듈(220)이 서로 충돌할 경우 충격을 완화시키도록 스토퍼(240)는 탄성력을 가진 재질로 제공될 수 있다.

쉴드 케이스(210)는 하우징(230)의 외부면을 감싸도록 하우징(230)과 결합하며, 카메라 모듈의 구동 중에 발생되는 전자파를 차폐하는 기능을 할 수 있다.

카메라 모듈은 구동시에 전자파가 발생되고, 이와 같은 전자파가 외부로 방출되는 경우에는 다른 전자부품에 영향을 미쳐 통신 장애나 오작동을 유발시킬 수 있다. 이를 방지하기 위해, 쉴드 케이스(210)는 금속재질로 제공되어 하우징(230)의 하부에 장착되는 기판의 접지패드에 접지될 수 있으며, 이에 따라 전자파를 차폐할 수 있다. 이와 달리, 쉴드 케이스(210)가 플라스틱 사출물로 제공될 경우에는 케이스(210)의 내부면에 전도성 도료가 도포되어 전자파를 차폐할 수 있다. 상기 전도성 도료로는 전도성 에폭시가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 전도성을 가진 다양한 재료가 사용될 수 있고, 전도성 필름 또는 전도성 테이프를 쉴드 케이스(210)의 내부면에 부착하는 방식도 가능할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다.

도 3을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈(300)은 하우징 유닛(310), 액츄에이터부(320), 및 렌즈 모듈(330)을 포함할 수 있다.

하우징 유닛(310)은 하우징(311)과 쉴드 케이스(312)를 포함할 수 있다. 하우징(311)은 성형이 용이한 재질로 이루어질 수 있다. 일 예로, 하우징(311)은 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 하우징(311)에는 하나 이상의 액츄에이터부(320)가 장착될 수 있다. 일 예로, 하우징(311)의 제1 측면에는 제1 액츄에이터(321)의 일부가 장착되고, 하우징(311)의 제2 내지 제4 측면에는 제2 액츄에이터(322)의 일부가 장착될 수 있다. 하우징(311)은 내부에 렌즈 모듈(330)을 수용하도록 구성된다. 일 예로, 하우징(311)의 내부에는 렌즈 모듈(330)이 완전히 또는 부분적으로 수용될 수 있는 공간이 형성된다.

하우징(311)은 6면이 개방된 형태일 수 있다. 일 예로, 하우징(311)의 저면은 이미지 센서가 장착되기 위한 홀이 형성되고, 하우징(311)의 상면은 렌즈 모듈(330)이 장착되기 위한 홀이 형성될 수 있다. 아울러, 하우징(311)의 제1 측면에는 제1 액츄에이터(321)의 제1 구동 코일(321a)이 삽입될 수 있는 구멍이 형성되고, 하우징(311)의 제2 내지 제4 측면에는 제2 액츄에이터(322)의 제2 구동 코일(322a)이 삽입될 수 있는 구멍이 형성될 수 있다.

쉴드 케이스(312)는 하우징(311)의 일 부분을 덮도록 구성될 수 있다. 일 예로, 쉴드 케이스(312)는 하우징(311)의 상면 및 4개 측면을 덮도록 구성될 수 있다. 또한, 이와 달리, 쉴드 케이스(312)는 하우징(311)의 4개 측면만을 덮도록 구성거나, 쉴드 케이스(312)는 하우징(311)의 상면 및 4개 측면을 부분적으로 덮도록 구성될 수 있다.

액츄에이터부(320)는 복수의 액츄에이터를 포함할 수 있다. 일 예로, 액츄에이터부(320)는 렌즈 모듈(330)을 Z축 방향으로 이동시키도록 구성되는 제1 액츄에이터(321), 및 렌즈 모듈(330) X축 방향과 Y축 방향으로 이동시키도록 구성되는 제2 액츄에이터(322)를 포함할 수 있다.

제1 액츄에이터(321)는 하우징(311) 및 렌즈 모듈(330)의 제1 프레임(331)에 장착될 수 있다. 일 예로, 제1 액츄에이터(321)의 일부는 하우징(311)의 제1 측면에 장착되고, 제1 액츄에이터(321)의 나머지 부분은 제1 프레임(331)의 제1 측면에 장착될 수 있다. 제1 액츄에이터(321)는 렌즈 모듈(330)을 광축 방향(도 3의 Z축 방향)으로 이동시킬 수 있다. 일 예로, 제1 액츄에이터(321)는 제1 구동 코일(321a), 제1 마그네트(321b), 제1 기판(321c), 및 적어도 하나의 제1 센싱 코일(321d)을 포함할 수 있다. 제1 구동 코일(321a) 및 적어도 하나의 제1 센싱 코일(321d)은 제1 기판(321c)에 형성될 수 있다. 제1 기판(321c)은 하우징(311)의 제1 측면에 장착되고, 제1 마그네트(321b)는 제1 기판(321c)과 마주하는 제1 프레임(331)의 제1 측면에 장착될 수 있다.

제1 액츄에이터(321)는 제1 구동 코일(321a)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 제1 액츄에이터(321)는 양방향 구동이 가능한 H 브리지(Bridge) 회로를 내부에 구비하여 보이스 구동 코일 모터(Voice coil motor) 방식으로 제1 구동 코일(321a)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 구동 신호가 제1 구동 코일(321a)에 인가되는 경우, 제1 구동 코일(321a)에서 자속이 발생하고, 제1 구동 코일(321a)의 자속은 제1 마그네트(321b)의 자기장과 상호 작용하여, 하우징(311)에 대한 제1 프레임(331) 및 렌즈 배럴(334)의 상대적인 이동을 가능케 하는 구동력이 발생될 수 있다. 제1 액츄에이터(321)는, 도 2의 액츄에이터(250)와 유사하게, 적어도 하나의 제1 센싱 코일(321d)의 인덕턴스의 변화로부터 렌즈 배럴(334) 및 제1 프레임(331)의 변위를 판단할 수 있다. 제1 마그네트(321b)는 도시된 바와 같이, 제1 프레임(331)의 일 면(331c)에 배치될 수 있으며, 이와 달리, 제1 프레임(331)의 모서리(331d)들 중 하나에 배치될 수도 있다.

제2 액츄에이터(322)는 하우징(311) 및 렌즈 모듈(330)의 제3 프레임(333)에 장착될 수 있다. 일 예로, 제2 액츄에이터(322)의 일부는 하우징(311)의 제2 내지 제4 측면에 장착되고, 제2 액츄에이터(322)의 나머지 일부는 제3 프레임(333)의 제2 내지 제4 측면에 장착될 수 있다. 이와 달리, 제2 액츄에이터(322)는 하우징(311) 및 제3 프레임(333)의 제1 내지 제4 측면이 접하는 제2 내지 제4 모서리에 장착될 수도 있다. 전술한 설명에서, 제2 액츄에이터(322)가 제2 내지 제4 측면 또는 제2 내지 제4 모서리에 모두 형성되는 것으로 기술되었으나, 각 측면 또는 각 모서리에 형성되는 액츄에이터가 독립적으로 렌즈 모듈(330)에 구동력을 제공할 수 있으므로, 제2 액츄에이터(322)는 실시예에 따라, 제2 내지 제4 측면 중 일부에 형성될 수 있다. 이하, 설명의 편의상, 제2 측면에 형성되는 액츄에이터를 제2 액츄에이터(322)로 가정하여 설명하도록 한다. 다만, 이하의 설명이 다른 측면 또는 다른 모서리에 형성되는 액츄에이터에 적용될 수 있음은 물론이다.

제2 액츄에이터(322)는 렌즈 모듈(330)을 광축의 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 일 예로, 제2 액츄에이터(322)는 제2 구동 코일(322a), 제2 마그네트(322b), 제2 기판(322c), 및 적어도 하나의 제2 센싱 코일(322d)을 포함할 수 있다. 제2 구동 코일(322a) 및 적어도 하나의 제2 센싱 코일(322d)은 제2 기판(322c)에 형성된다. 제2 기판(322c)은 대체로 ㄷ자 형태로 형성되며, 하우징(311)의 제2 내지 제4 측면을 둘러싸는 형태로 장착된다. 제2 마그네트(322b)는 제2 기판(322c)과 마주하도록 제3 프레임(333)의 제2 측면에 장착될 수 있다.

제2 액츄에이터(322)는 제2 구동 코일(322a)과 제2 마그네트(322b) 사이에서 생성되는 자기력의 크기 및 방향을 변화시켜 제1 프레임(331)에 대한 제2 프레임(332) 또는 제3 프레임(333)의 상대적인 이동을 가능하게 할 수 있다. 렌즈 배럴(334)은 제2 프레임(332) 또는 제3 프레임(333)의 이동에 의해 제2 프레임(332) 또는 제3 프레임(333)과 동일방향으로 이동할 수 있다.

제2 액츄에이터(322)는, 도 2의 액츄에이터(250)와 유사하게, 적어도 하나의 제2 센싱 코일(322d)의 인덕턴스 변화로부터 제2 프레임(332) 또는 제3 프레임(333)의 위치를 검출할 수 있다.

렌즈 모듈(330)은 하우징 유닛(310)에 장착된다. 일 예로, 렌즈 모듈(330)은 하우징(311)과 쉴드 케이스(312)에 의해 형성되는 수납 공간에 적어도 3축 방향으로 이동할 수 있도록 수용될 수 있다.

렌즈 모듈(330)은 복수의 프레임을 포함할 수 있다. 일 예로, 렌즈 모듈(330)은 제1 프레임(331), 제2 프레임(332), 제3 프레임(333)을 포함할 수 있다. 제1 프레임(331)은 하우징(311)에 대한 이동이 가능할 수 있다. 일 예로, 제1 프레임(331)은 전술된 제1 액츄에이터(321)에 의해 하우징(311)의 광축 방향(Z축 방향)으로 이동할 수 있다. 제1 프레임(331)에는 복수의 안내 홈(331a, 331b)이 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 프레임(331)의 제1 측면에는 광축 방향(Z축 방향)으로 길게 연장되는 제1 안내 홈(331a)이 형성되고, 제1 프레임(331)의 안쪽 바닥면의 4개 모서리에는 광축의 제1 수직 방향(Y축 방향)으로 길게 연장되는 제2 안내 홈(331b)이 각각 형성될 수 있다. 제1 프레임(331)은 적어도 3개의 측면이 개방된 형태로 제작될 수 있다. 일 예로, 제1 프레임(331)의 제2 내지 제4 측면은 제3 프레임(333)의 제2 마그네트(322b)와 하우징(311)의 제2 구동 코일(322a)이 마주할 수 있도록 개방되어 있다.

제2 프레임(332)은 제1 프레임(331)에 장착될 수 있다. 일 예로, 제2 프레임(332)은 제1 프레임(331)의 내부 공간에 장착될 수 있다. 제2 프레임(332)은 제1 프레임(331)에 대해 광축의 제1 수직 방향(Y축 방향)으로 이동할 수 있다. 일 예로, 제2 프레임(332)은 제1 프레임(331)의 제2 안내 홈(331b)을 따라 광축의 제1 수직 방향(Y축 방향)으로 이동할 수 있다. 제2 프레임(332)에는 복수의 안내 홈(332a)이 형성될 수 있다. 일 예로, 제2 프레임(332)의 모서리에는 광축의 제2 수직 방향(X축 방향)으로 길게 연장되는 4개의 제3 안내 홈(332a)이 형성될 수 있다.

제3 프레임(333)은 제2 프레임(332)에 장착될 수 있다. 일 예로, 제3 프레임(333)은 제2 프레임(332)의 상면에 장착될 수 있다. 제3 프레임(333)은 제2 프레임(332)에 대해 광축의 제2 수직 방향(X축 방향)으로 이동하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제3 프레임(333)은 제2 프레임(332)의 제3 안내 홈(332a)을 따라 광축의 제2 수직 방향(X축 방향)으로 이동할 수 있다. 제3 프레임(333)에는 복수의 제2 마그네트(322b)가 장착될 수 있다. 일 예로, 제3 프레임(333)의 제2 내지 제4 측면에는 적어도 2개의 제2 마그네트(322b)가 각각 장착될 수 있고, 또한 일 예로, 제3 프레임(333)의 제2 내지 제4 측면에는 3개의 제2 마그네트(322b)가 각각 장착될 수 있다.

한편, 상술한 제3 프레임(333)은 제2 프레임(332)과 일체로 형성될 수 있다. 이러한 경우 제3 프레임(333)은 생략될 수 있고, 제2 프레임(332)은 광축의 제1 수직 방향(Y축 방향) 및 제2 수직 방향(X축 방향)으로 이동할 수 있다

렌즈 모듈(330)은 렌즈 배럴(334)을 포함할 수 있다. 일 예로, 렌즈 모듈(330)은 하나 이상의 렌즈를 포함하는 렌즈 배럴(334)을 포함할 수 있다. 렌즈 배럴(334)은 제3 프레임(333)에 장착될 수 있다. 일 예로, 렌즈 배럴(334)은 제3 프레임(333)에 끼워져 제3 프레임(333)과 일체로 움직일 수 있다. 렌즈 배럴(334)은 광축 방향(Z축 방향) 및 광축의 수직 방향(X축 및 Y축 방향)으로 이동할 수 있다. 일 예로, 렌즈 배럴(334)은 제1 액츄에이터(321)에 의해 광축 방향(Z축 방향)으로 이동하고, 제2 액츄에이터(322)에 의해 광축의 수직 방향(X축 및 Y축 방향)으로 이동할 수 있다.

볼 베어링부(340)는 렌즈 모듈(330)의 이동을 안내할 수 있다. 일 예로, 볼 베어링부(340)는 렌즈 모듈(330)이 광축 방향 및 광축의 수직 방향으로 원활하게 이동하도록 구성된다. 볼 베어링부(340)는 제1 볼 베어링(341), 제2 볼 베어링(342), 제3 볼 베어링(343)을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 볼 베어링(341)은 제1 프레임(331)의 제1 안내 홈(331a)에 배치되어, 제1 프레임(331)이 광축 방향으로 원활하게 움직이게 할 수 있다. 다른 예로, 제2 볼 베어링(342)은 제1 프레임(331)의 제2 안내 홈(331b)에 배치되어, 제2 프레임(332)이 광축의 제1 수직 방향으로 원활하게 움직이게 할 수 있다. 또 다른 예로, 제3 볼 베어링(343)은 제2 프레임(332)의 제3 안내 홈(332a)에 배치되어, 제3 프레임(333)이 광축의 제2 수직 방향으로 원활하게 움직이게 할 수 있다.

제1 및 제2 볼 베어링(341, 342) 각각은 적어도 3개의 볼을 구비할 수 있으며, 각 볼 베어링의 상기 적어도 3개의 볼은 제1 또는 제2 안내 홈(331a, 331b)에 각각 배치될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 볼 베어링(341, 342) 각각은 4개의 볼을 구비할 수 있으며, 각 볼 베어링의 상기 4개의 볼은 제1 또는 제2 안내 홈(331a, 331b)에 각각 배치될 수 있다.

볼 베어링부(340)가 배치되는 모든 부위에는 마찰 및 소음저감을 위한 윤활 물질이 충전될 수 있다. 일 예로, 각각의 안내 홈(331a, 331b, 332a)에는 점성 유체가 주입될 수 있다. 점성 유체로는 점성 및 윤활 특성이 우수한 그리스(grease)가 사용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 채용되는 액츄에이터의 블록도이다.

도 4의 액츄에이터(400)는 도 2의 액츄에이터(250), 도 3의 제1 액츄에이터(321) 및 제2 액츄에이터(322)에 대응될 수 있다. 도 4의 액츄에이터(400)가 도 2의 액츄에이터(250) 및 도 3의 제1 액츄에이터(321)에 대응되는 경우, 카메라 모듈의 자동 초점(AF: Auto Focusing) 기능을 수행하기 위해 렌즈 배럴을 광축 방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 도 4의 액츄에이터(400)가 자동 초점 기능을 수행하는 경우, 후술할 구동부(410)는 구동 코일(420)에 구동 신호를 인가하여 마그네트(430)에 광축 방향으로의 구동력을 제공할 수 있다.

또한, 도 4의 액츄에이터(400)가 도 3의 제2 액츄에이터(322)에 대응되는 경우, 카메라 모듈의 광학식 흔들림 보정(OIS: Optical Image Stabilization) 기능을 수행하기 위해 렌즈 배럴을 광축과 수직한 방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 도 4의 액츄에이터(400)가 광학식 흔들림 보정 기능을 수행하는 경우, 후술할 구동부(410)는 구동 코일(420)에 구동 신호를 인가하여 마그네트(430)에 광축과 수직한 방향으로의 구동력을 제공할 수 있다.

구동부(410)는 외부로부터 인가되는 입력 신호(Sin)와 위치 산출부(440)로부터 생성되는 피드백 신호(Sf)를 입력 받아, 구동 코일(420)에 구동 신호(Sdr)를 제공할 수 있다.

구동 코일(420)에 구동부(410)으로부터 제공되는 구동 신호(Sdr)가 인가되는 경우, 구동 코일(420)과 마그네트(430) 간의 전자기적 상호작용에 의해 마그네트(430)는 구동력을 제공받고, 렌즈 배럴은 광축 또는 광축한 수직한 방향으로 이동할 수 있다.

위치 산출부(440)는 마그네트(430)와 구동 코일(420)의 전자기적 상호 작용에 의해 이동하는 마그네트(430)의 위치를 검출하여 피드백 신호(Sf)를 생성하고, 피드백 신호(Sf)를 구동부(410)에 제공할 수 있다. 위치 산출부(440)는 적어도 하나의 센싱 코일을 포함하고, 마그네트(430)의 이동에 따라 변화하는 센싱 코일의 인덕턴스를 주파수로 변환하여 마그네트(430)의 위치를 산출할 수 있다. 이 때, 위치 산출부(440)에 구비되는 적어도 하나의 센싱 코일은 도 2의 액츄에이터(250), 도 3의 제1 액츄에이터(321) 및 제2 액츄에이터(322)에 포함되는 적어도 하나의 센싱 코일에 대응될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 산출부를 나타내는 블록도이다.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 위치 산출부(440)의 마그네트(430)의 위치 산출 동작에 대하여 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 위치 산출부(440)는 발진부(441), 연산부(443), 및 판단부(445)를 포함할 수 있다.

발진부(441)는 발진 회로를 구비하여 발진 신호(Sosc)를 생성할 수 있다. 발진부(441)는 도 2의 액츄에이터(250), 도 3의 제1 액츄에이터(321) 및 제2 액츄에이터(322)에 포함되는 적어도 하나의 센싱 코일을 포함할 수 있고, 추가적으로 적어도 하나의 커패시터, 및 적어도 하나의 저항 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 예로, 발진 회로는 적어도 하나의 센싱 코일와 적어도 하나의 커패시터로 구성되는 LC 발진기를 포함할 수 있고, 널리 알려진 콜피츠 발진기와 같은 형태로 구성될 수 있다. 발진 회로의 발진 신호(Sosc)의 주파수는 적어도 하나의 센싱 코일의 인덕턴스에 의해 결정될 수 있다.

발진 회로가 적어도 하나의 센싱 코일과 커패시터로 구성되는 LC 발진기로 구현되는 경우, 발진 신호(Sosc)의 주파수(f)는 하기의 수학식으로 나타낼 수 있다. 수학식에서 l은 센싱 코일의 인덕턴스를 나타내고, c는 커패시터의 커패시턴스를 나타낸다.

[수학식 1]

전술한 바와 같이, 마그네트(430)가 구동부(410)으로부터 제공되는 구동력에 의해 이동하는 경우, 발진부(441)의 적어도 하나의 센싱 코일의 인덕턴스에 영향을 미치는 마그네트(430)의 자기장의 세기가 변화하므로, 센싱 코일의 인덕턴스가 변경될 수 있다. 따라서, 발진부(441)에서 출력되는 발진 신호(Sosc)의 주파수는 마그네트(430)의 이동에 따라 변동될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 마그네트(430)의 위치 이동에 따른 발진부(441)의 센싱 코일의 인덕턴스의 변화율을 높이기 위하여, 마그네트(430)와 발진부(441) 사이에 투자율이 높은 자성체 및 자성 물질로 이루어진 도료를 형성할 수 있다.

연산부(443)는 발진부(441)로부터 출력되는 발진 신호(Sosc)의 주파수(f_Sosc)를 연산할 수 있다. 일 예로, 연산부(443)는 기준 클럭(CLK)을 이용하여 발진 신호(Sosc)의 주파수(f_Sosc)를 연산할 수 있다. 구체적으로, 연산부(443)는 발진 신호(Sosc)를 기준 클럭(CLK)로 카운트하고, 카운트된 기준 클럭(CLK)의 수와 기준 클럭(CLK)의 주파수를 이용하여, 발진 신호(Sosc)의 주파수(f_Sosc)를 연산할 수 있다. 일 예로, 연산부(443)는 기준 구간 동안의 발진 신호(Sosc)를 기준 클럭(CLK)으로 카운트 할 수 있다.

판단부(445)는 연산부(443)로부터 발진 신호(Sosc)의 주파수(f_Sosc)를 전달받고, 발진 신호(Sosc)의 주파수(f_Sosc)에 따라 마그네트(430)의 위치를 판단할 수 있다. 판단부(445)는 메모리를 구비할 수 있고, 메모리에는 발진 신호(Sosc)의 주파수(f_Sosc)에 대응하는 마그네트(430)의 위치 정보가 저장될 수 있다. 메모리는 플래쉬 메모리(Flash Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) 및 FeRAM(Ferroelectric RAM) 중 하나를 포함하는 비휘발성 메모리로 구현될 수 있다.

판단부(445)는 연산부(443)로부터 발진 신호(Sosc)의 주파수(f_Sosc)가 전달되는 경우, 메모리에 기 저장된 마그네트(430)의 위치 정보에 따라 마그네트(430)의 위치를 판단할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발진부(441)는 적어도 하나의 센싱 코일을 포함할 수 있고, 적어도 하나의 센싱 코일은 복수의 센싱 코일을 포함할 수 있다. 복수의 센싱 코일 각각은 적어도 하나의 커패시터와 각각 연결되어 개별적인 발진 회로를 형성할 수 있다.

액츄에이터(400)가 자동 초점(AF: Auto Focusing) 기능을 수행하는 경우, 발진부(441)에 채용되는 복수의 센싱 코일은 광축 방향으로 배치될 수 있고, 액츄에이터(400)가 광학식 흔들림 보정(OIS: Optical Image Stabilization) 기능을 수행하는 경우, 발진부(441)에 채용되는 복수의 센싱 코일은 광축과 수직한 방향으로 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 복수의 센싱 코일은 구동 코일을 사이에 두고 액츄에이터(400)의 기능에 적합하도록 배치될 수 있다.

위치 산출부(440)는 복수의 센싱 코일의 인덕턴스의 변화에 기초하여 생성되는 발진 신호의 주파수에 따라 마그네트의 위치를 산출할 수 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 센싱 코일의 인덕턴스 변화를 나타낸 도이다.

상술한 바와 같이, 액츄에이터(400)의 기능에 적합하도록 복수의 센싱 코일이 배치되므로, 마그네트(430)가 이동하는 경우, 복수의 센싱 코일의 인덕턴스 변화량은 서로 다를 수 있다. 일 예로, 복수의 센싱 코일이 두 개의 센싱 코일을 포함하는 것으로 가정하면, 도 6의 그래프 1과 같이, 하나의 센싱 코일의 인덕턴스는 감소하고, 그래프 2와 같이, 다른 하나의 센싱 코일의 인덕턴스는 감소할 수 있다. 이 경우, 하나의 센싱 코일과 연결되는 발진 회로에서 출력되는 발진 신호의 주파수는 증가할 수 있고, 다른 하나의 센싱 코일과 연결되는 발진 회로에서 출력되는 발진 신호의 주파수는 감소할 수 있다. 판단부(445)는 복수의 발진 신호의 주파수의 증가 또는 감소의 변화가 서로 반대 방향으로 판단되는 경우, 발진 신호의 주파수에 따라 마그네트의 위치를 산출할 수 있다.

다만, 도 7의 그래프 1 및 그래프 2를 참조하면, 하나의 센싱 코일의 인덕턴스가 증가하고, 다른 하나의 센싱 코일의 인덕턴스가 증가한다. 판단부(445)는 두 개의 센싱 코일의 인덕턴스의 증가 또는 감소의 방향이 동일 방향으로 형성되어, 복수의 발진 신호의 주파수의 증가 또는 감소의 변화가 서로 동일 방향으로 판단되는 경우, 두 개의 센싱 코일의 배치 "?향?? 따라 마그네트(430)가 이동하여, 센싱 코일의 인덕턴스가 변화한 것이 아니라, 온도 등의 외부 요인의 변화 또는 두 개의 센싱 코일의 배치 방향과 다른 방향으로 마그네트(430)가 이동하여 인덕턴스가 변화한 것으로 판단한다. 따라서, 판단부(445)는 외부 요인에 의한 인덕턴스 변화 및 두 개의 센싱 코일의 배치 방향과 다른 방향으로의 마그네트(430)가 이동하여 생성된 인덕턴스의 변화를 마그네트(430)의 변위를 판단하기 위한 프로세스에서 제거하여, 마그네트(430)의 정확한 위치를 검출할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터의 주요부를 나타낸 도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터(800)는 기판(810), 구동 코일(820) 및 적어도 하나의 센싱 코일(830)을 포함할 수 있다. 구동 코일(820) 및 센싱 코일(830)은 와인딩(Winding) 방식으로 제조되어, 기판(810)에 실장될 수 있다.

적어도 하나의 센싱 코일(830)은 구동 코일(820)의 외측에 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 적어도 하나의 센싱 코일(830)은 구동 코일(820)의 중공부에 배치될 수 있다.

적어도 하나의 센싱 코일(830)은 두 개의 센싱 코일(830)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 적어도 하나의 센싱 코일(830)은 하나의 센싱 코일 또는 적어도 세 개의 센싱 코일을 포함할 수 있다.

도 8(a) 내지 도 8(c)를 참조하면, 두 개의 센싱 코일(830)은 Z축 방향을 따라 배치될 수 있고, 이 경우, 두 개의 센싱 코일(830)은 기판(810)과 대향되어 배치될 수 있는 마그네트의 Z축 방향의 변위를 검출하는데 이용될 수 있다.

두 개의 센싱 코일(830)은 도선이 스파이럴 형태로 권선되어 형성될 수 있다. 도 8(a)를 참조하면, 두 개의 센싱 코일(830)은 원형 형상으로 권선될 수 있고, 도 8(b)를 참조하면, 두 개의 센싱 코일(830)은 사각형 형상으로 권선될 수 있고, 도 8(c)를 참조하면, 두 개의 센싱 코일(830)은 삼각형 형상으로 권선될 수 있다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액츄에이터의 주요부를 나타낸 도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터(900)는 기판(910), 구동 코일(920) 및 적어도 하나의 센싱 코일(930)을 포함할 수 있다. 기판(910)은 복수의 레이어를 가지는 다층 기판일 수 있고, 구동 코일(920) 및 센싱 코일(930)은 복수의 레이어에 도전성 패턴을 마련하여 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동 코일(920)과 센싱 코일(930)을 하나의 공정을 통하여 동시에 형성할 수 있으며, 종래 와인딩(Winding) 방식으로 제조되는 코일을 배치하기 위한 기판을 제거하여, 제조 비용이 감소될 수 있다. 또한, 와인딩(Winding) 방식으로 제조되는 코일의 단부를 패드와 연결하기 위한 공정을 제거하여, 공정의 단순화를 도모할 수 있다.

적어도 하나의 센싱 코일(930)은 하나의 센싱 코일을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 적어도 하나의 센싱 코일(930)은 적어도 두 개의 센싱 코일을 포함할 수 있다.

도 9를 참조하면, 구동 코일(920)과 센싱 코일(930)은 복수의 레이어의 적층 방향에서 서로 다른 영역에 형성될 수 있다. 일 예로, 센싱 코일(930)은 구동 코일(920)의 중공부에 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 적어도 센싱 코일(930)은 구동 코일(920)의 외측에 배치될 수 있다.

도 10을 참조하면, 구동 코일(920)과 센싱 코일(930)은 복수의 레이어의 적층 방향에서 동일 영역에 형성될 수 있다. 일 예로, 적층 방향의 동일 영역 내에서, 일부 레이어에는 구동 코일(920)이 형성될 수 있고, 다른 일부 레이어에는 센싱 코일(930)이 형성될 수 있다. 센싱 코일(930)이 마련되는 레이어는 구동 코일(920)이 마련되는 레이어의 사이에 배치될 수 있다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100, 200, 300: 카메라 모듈
110: 하우징 유닛
111: 하우징
112: 쉴드 케이스
120: 렌즈 배럴
210: 쉴드 케이스
220: 렌즈 모듈
221: 렌즈 배럴
223: 렌즈 홀더
230: 하우징
240: 스토퍼
250: 액츄에이터
270: 볼 베어링부
310: 하우징 유닛
311: 하우징
312: 쉴드 케이스
320: 액츄에이터부
321: 제1 액츄에이터
322: 제2 액츄에이터
330: 렌즈모듈

Claims

마그네트;
상기 마그네트와 대향 배치되는 구동 코일;
상기 코일에 구동 신호를 인가하여 상기 마그네트를 광축 방향 및 광축에 수직한 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키는 구동부; 및
상기 마그네트의 이동에 따라 인덕턴스가 변화하는 복수의 센싱 코일을 포함하고, 상기 복수의 센싱 코일의 인덕터의 인덕턴스에 따라 상기 마그네트의 위치를 산출하는 위치 산출부; 를 포함하는 액츄에이터.
제1항에 있어서,
상기 복수의 센싱 코일은 상기 마그네트의 이동 방향에 따라 배치되는 액츄에이터.
제2항에 있어서, 상기 위치 산출부는,
상기 복수의 센싱 코일의 인덕턴스의 증감 방향에 따라 상기 마그네트의 위치를 산출하는 액츄에이터.
제3항에 있어서, 상기 위치 산출부는,
상기 복수의 센싱 코일의 인덕턴스의 증감 방향이 서로 다른 경우, 상기 복수의 센싱 코일의 인덕턴스에 따라 상기 마그네트의 위치를 산출하는 액츄에이터.
제3항에 있어서, 상기 위치 산출부는,
상기 복수의 센싱 코일의 인덕턴스의 증감 방향이 서로 동일한 경우, 상기 복수의 센싱 코일의 인덕턴스를 상기 마그네트의 위치를 산출하는 프로세스에서 제거하는 액츄에이터.
제1항에 있어서, 상기 위치 산출부는,
상기 복수의 센싱 코일의 인덕턴스를 복수의 발진 신호로 출력하는 액츄에이터.
제6항에 있어서, 상기 위치 산출부는,
상기 복수의 발진 신호의 주파수에 따라 상기 마그네트의 위치를 산출하는 액츄에이터.
제7항에 있어서, 상기 위치 산출부는,
상기 복수의 발진 신호의 주파수를 기준 클럭으로 카운트하여 상기 복수의 발진 신호의 주파수를 연산하는 액츄에이터.
제8항에 있어서, 상기 위치 산출부는,
상기 발진 신호의 주파수에 대응하는 상기 마그네트의 위치 정보를 이용하여 상기 마그네트의 위치를 산출하는 액츄에이터.
마그네트;
상기 마그네트와 대향 배치되는 구동 코일; 및
상기 코일에 구동 신호를 인가하여 상기 마그네트를 광축 방향 및 광축에 수직한 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키는 구동부; 및
상기 마그네트의 이동에 따라 인덕턴스가 변화하는 적어도 하나의 센싱 코일을 포함하는 위치 산출부; 를 포함하고,
상기 적어도 하나의 센싱 코일은 상기 마그네트의 이동 방향에 따라 배치되는 액츄에이터.
제10항에 있어서, 상기 구동 코일 및 상기 적어도 하나의 센싱 코일은,
복수의 레이어를 구비하는 기판에 도전성 패턴을 마련하여 형성되는 액츄에이터.
제11항에 있어서, 상기 구동 코일 및 상기 적어도 하나의 센싱 코일은,
상기 복수의 레이어의 적층 방향에서 서로 다른 영역에 형성되는 액츄에이터.
제11항에 있어서, 상기 구동 코일 및 상기 적어도 하나의 센싱 코일은,
상기 복수의 레이어의 적층 방향에서 동일 영역에 형성되는 액츄에이터.
제13항에 있어서, 상기 구동 코일 및 상기 적어도 하나의 센싱 코일은,
상기 복수의 레이어 중 일부 레이어에는 상기 구동 코일이 형성되고, 다른 일부 레이어에는 상기 적어도 하나의 센싱 코일이 형성되는 액츄에이터.
제14항에 있어서,
상기 센싱 코일이 형성되는 레이어는 상기 구동 코일이 형성되는 레이어 사이에 배치되는 액츄에이터.
제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센싱 코일은,
원형, 사각형, 및 사각형 중 적어도 하나의 형상으로 형성되는 액츄에이터.